“先行组织者”策略在高中物理教学中运用

罗秀琴 肖雅洁

摘   要：浅谈“先行组织者”策略在高中物理教学中运用，以探究“导体的电阻”影响因素教学为例，基于奥苏贝尔的有意义学习理论为指导，通过创设物理学习情境，适当的运用有意义学习理论中的先行组织者策略，帮助学生避免机械式的学习方式，从而形成奥苏贝尔提倡的有意义的接受学习。

关键词：奥苏贝尔理论;先行组织者策略;课堂教学设计;导体的电阻

引言

新课改实施以来，不少物理教师对采用多种教学方法提高教学效率有了很大的突破，即当前的物理教学不仅局限于物理知识本身，而是注重运用科学的物理实验探究方法增强学生的学习兴趣。但当今中学物理教学难点仍然表现为教师能否组织科学合理的教学，从而培养学生的思维，使学生在脑海中建立起系统化的知识结构，达到举一反三、发散思维的效果[ 1 ]。笔者认为奥苏贝尔提出的有意义学习理论中先行组织者策略不仅帮助学生轻松地记忆与学习，同时避免了教师在课堂教学中形成说教式教学。

1  “先行组织者”策略的提出背景

基于有意义学习理论，奥苏贝尔从四种不同的维度划分学习类型：机械学习与有意义学习、接受学习和发现学习，其中有意义的接受学习是他提倡的主要学习方式。即有意义学习理论的实质是将符号所代表的新知识与学习者已有的认知结构中建立起实质性的非人为性的联系[ 2 ]。但有时候学生在学习过程中缺乏能够与新知识建立联系的认知结构，或是虽能建立起适当联系，但由于它不够清晰和稳定，难以为新知识提供固定点。在这种情况下，新知识的学习往往就会受到阻碍，这个时候学生往往就容易形成机械学习的方式。此时，教师运用“先行组织者”策略，不仅有效地帮助学生避免出现机械式学习，同时促进有意义学习的发生和保持。

“先行组织者”策略的分类。奥苏贝尔依据学生对“新学习的知识熟悉程度”划分成两类，即比较性组织者和陈述性组织者。比较性组织者是指：学习者对新知识不完全陌生，能够将新知识与认知结构中观念建立起适当的联系，但缺乏发现两者之间区别与联系的能力，因此运用比较性组织者可以整合和区分两个概念。例如：在牛顿第三定律的学习中，教师借助“力的作用是相互的”从而帮助学生回忆作用力与反作用力关系，接着引导学生对比初中学过的“作用力与反作用力”和“平衡力”异同点。陈述性组织者则是指当学生在面对新的学习任务时，如果对学习材料不了解的情况下，教师可以运用陈述性组织者帮助学生构建新旧知识之间的“桥梁”。例如：平抛运动的教学中，教师先利用学生先前学過的运动学知识，建构“先行组织者”的认知结构，将平抛运动分解成学生认知结构中已有的两个运动，即水平方向上做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，再根据运动的合成，得出平抛运动的概念。

2  教学设计——“将先行组织者运用于导体的电阻教学设计中”

奥苏贝尔认为，在学习新知识过程中，“先行组织者”能够将新知识与旧知识之间搭建一座“认知的桥梁”，同时为学生在学习过程中提供一个较好的固定点，帮助学生借助组织者将原有的认知结构逐渐渗透到新知识中，为学生接受新知识打下基础，同时也为教师优化教学内容开辟了一个广阔的空间，从而促进有意义学习的产生。

2.1  “先行组织者”的教学设计模式

基于上述的理论基础，奥苏贝尔认为可将先行组织者策略划分为以下几个教学过程，具体内容如表1所示。

表1  教学过程划分

2.2  利用“先行组织者”的案例设计—“导体的电阻”

阶段1：呈现“组织者”，唤起学生原有认知。

提问1：同学们晚上在家写作业时，使用台灯的时间越长，台灯的亮度对比刚刚开台灯时候的亮度是不是有所不同呢？

提问2：在初中学习电阻的概念时，是如何定义电阻的？

教师先通过PPT展示实验室中常见的电阻，如：定值电阻、滑动变阻器和电阻箱，紧接着引导学生思考生活中常见的电阻，并用图片呈现出来，如：节能灯、日光灯、台灯等。

设计意图：通过贴近生活的例子来引入，向学生提供一个学习新知识可利用的支点，让学生察觉到已有的认知结构和新知识有关的内容，进而引导学生进行思考，待学生慢慢进入物理情境中时，教师再依次提出问题，帮助学生回忆起先前所学的相关知识。并引导学生利用已有的知识来解释生活中的物理现象，使头脑中已有的认知结构与本节课要学的内容显性化。

教学实施：教师通过课前的情景导入，使学生对新课的学习有了基本的了解，紧接着教师把将要学习的新知识通过“先行组织者”呈现出来。组织者1：如图1甲所示，学生通过小组合作，选择几根电阻丝，其中B、C、D是同种材料，横截面积依次为1： 2：1。每根电阻丝可选择接入电路的长度。A是另一种材料的电阻丝（另外还可以用酒精灯加热以改变温度）形成图1乙所示的电路图，学生通过观查电流表的示数的变化来判断导体的电阻大小，并归纳出实验结论。

图1定性探究导体影响因素      图2定量探究影响导体电阻大小因素

组织者2：如图2所示，e、f、g、h是四条不同的金属导体，其中e、f、g为镍铬合金，h为碳钢合金。在长度（用字母L表示）、横截面积（用字母S表示）、材料（用字母ρ表示）三个因素方面，f、g、h和e比，分别只有一个因素不同：f与e长度不同;g与e横截面积不同;h与e材料不同。将实验实验现象记录到表2中，分析实验结果。同时，在实验过程中为了提高实验的可靠性，可移动滑动变阻器，多次测量。

表2  实验数据

设计意图：学生在学习“导体电阻的影响关系”前，在初中时已经初步的探讨过，但是这些知识都停留于表象，并且也比较零散，组织者1主要是对导体电阻的影响做一个定性的研究，目的是引导学生能够通过自主的实验探究得出“导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体的长度、横截面积和材料有关”。组织者2，是对导体的电阻进行定量的探究，学生利用已学的计算导体的电阻的公式，结合实际数据进行分析，能够直观的体现出导体的电阻与导体两端的电压和电流无关，是导体本身的一种性质。并初步掌握导体电阻与长度、横截面积之间的关系，从而帮助学生更好的构建知识结构，改善原有认知结构。

阶段2：呈现学习材料，建构新的认知结构

实验结束之后，通过分析表2中的数据，学生能够初步的得出结论：

（1）在探究导体电阻与长度的关系时，应取表2中的e、f两列数据，得出R与L成正比。

（2）在探究导体电阻与横截面积关系时，应取表2中f、g两列数据，得出R与S成反比。

（3）在探究材料有关的因素时，应选择表2中f、h两列数据，得出R与ρ成正比。

教学实施：在学生已经能够自主建立起新旧知识之间桥梁和具备接受新知识能力的基础上，教师呈现学习材料：通过上述的实验探究数据进一步的定量研究可得：导体的电阻R跟导体的长度L成正比，跟导体的横截面积S成反比，除此之外还和导体的材料有关，即R=ρ[ 3 ] 。

设计意图：有助于学生将原有的认知结构进行整合，从而建构起新的认知结构。目的是使学生能将旧知识更好的同化到新知识中，促进学生形成系统的知识结构，使有意义的接受学习得以开展。

阶段3：强化认知结构

教学实施：思考与讨论

R1和R2是厚度相同、表面为正方形的同种材料的导体，但R1的尺寸比R2大很多，通过学习两导体的电流方向如图3所示，判断两个导体的电阻關系。

图3  同种材料的电阻

解：由R=ρ可得出R=ρ=

把上述已知条件代入，可推出R1=R2

综上可知导体的电阻与导体表面积大小无关，只与导体的厚度有关，因此在制造电流原件时，在保证表面积大小的前提下，减小厚度来增大电阻。这样有利于电路元件的微型化。

设计意图：紧扣本节课的重点，将物理知识与生活中的例子紧密结合起来，引导学生将所学知识运用到实际生活中，不仅让物理学习变得有意义，还能提高学生主动巩固新知识的能力，进一步地强化了认知结构。

3  在物理教学中实施“先行组织者”的建议

物理实验教学是物理课程教学中重要的组成部分，但许多高中物理实验教学模式依旧处在应试教育的阶段，在物理实验课堂中学生按照教师按部就班的实验课程安排，致使学生缺乏自主探究能力，导致逻辑思维能力和创新能力受到阻碍。而上述的课堂教学中，在“先行组织者”策略指导下，有效地提高物理实验课堂的学习效果。因此，笔者对物理课堂中实行“先行组织者”策略提出两点建议。

3.1  摸清学生已有知识结构，提出先行组织者策略

奥苏贝尔曾经说过一句话：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学生的最重要因素是学生已知的内容。弄清了这一点后，进行相应的教学。”因此，教师在每一节新课之前，都应该对这节课有一个宏观的把控，清楚要如何灵活处理教学材料。因此在教学中，要求教师在利用“先行组织者”策略时，必须认真钻研教材，清楚教材结构，同时摸清学生是否具备一定的知识基础，这样有利于教师帮助学生建立起概念之间的联系。例如，在学习“导体的电阻”时，教学目的在于使学生掌握导体电阻与影响因素之间的关系，培养学生实验探究的能力;理解和掌握导体的电阻与影响因素之间的关系;那么，在教学过程中，教师要了解学生是否知道“电阻”概念、是否具备简单的实验操作能力。

3.2  根据现有学习材料，选择与确定先行组织者呈现方式

现代教育心理学研究表明， 系统而有条理的知识容易被人接受， 而那些支离破碎、杂乱无章的学问则很难被人驾驭[ 4 ]。因此，“先行组织者”策略的提出，可以帮助学生形成系统的知识结构，提高学生对新知识的掌握能力。教师设计先行组织策略是依据随后要教的材料，这个陈述应该足够广泛以包含有关的信息。先行组织这的呈现可以采取不同的形式：教师可以通过一个定律，或是一个概念和一个公式，还可以是一段概括性的文字说明或者是一张图片，呈现的方式多种多样，但都有一个共同的特点：具体生动，富有召唤力。在“导体的电阻”探究中，学生如果已有知识结构中缺乏相关概念，面对新的不熟悉的内容，产生了学习的困扰时，便是提出先行组织者最好的时间，这时候概括性文字说明加上图片的呈现，不仅可以帮助学生回忆起原有的认知结构，又激发学生的学习兴趣，使物理学习朝着有意义的接受学习方向发展。

4  总结

也许有人会这样认为，只要学生内心具有想学习的想法和冲动，就可以进行有意义学习了，这种想法是不正确的。假设学生所具备的知识与新知识之间出现“裂缝”的情况，则新旧知识之间无法建立联系，那么学习新知识容易停留在死记硬背的无意义学习阶段。因此，教师在教学设计中灵活运用“先行组织者”策略，协助学生建立起认知的的桥梁，利于学生突破重难点，以此加深对物理知识的理解，进而提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生能够改变机械学习的现状，促进有意义学习的形成。

参考文献：

[1]吴杰.系统教学法在中学物理课堂评价上应用的初探[J].新课程：上旬.2012，12（2）：188-189.

[2]韩进之.教育心理学纲要[M].北京：人民教育出版社，1989：124-125.

[3]司南中学物理教材编写组.普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-1）[M].济南：山东科学技术出版社，2004：56-57.

[4]李炎.浅谈如何提高物理教学的有效性[J].中学生物理教学参考，2016（44）。